输电线路距离保护

输电线路距离保护

1.引言

对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流

相差甚微，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不能满足要求。距离保护是广泛运用在

110kv及以上电压输电线路中的一种保护装置。输电线路的长度是一定的，其阻抗也基本

一定。在其范围内任何一点故障，故障点至线路首端的距离都不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大

小确定动作时限的一种继电保护装置。该装置的主要元件是测量保护安装地点至故障点之

间距离的距离（阻抗）继电器．继电器实际上是测量保护安装地点至故障点之间线路的阻抗，即保护安装地点的电压和通过线路电流的比值。由起动元件、方向元件、测量元件、

时间元件和执行部分组成。起动元件：发生短路故障时瞬时起动保护装置；方向元件：判

断短路方向；测量元件：测量短路点至保护安装处距离；时间元件：根据预定的时限特性

动作，保证保护动作的选择性；执行元件：作用于跳开断路器。

2.电阻测量的原理

阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方程，利用数值分析方法求解

得到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气量的不同，阻抗法分为单端法和双端法两种。

对于单端法，直观来说可以归咎于迭代法庭外和解二次方程法。迭代法可能将发生伪根，也有可能不发散。求解二次方程法虽然在原理和实质上都比迭代法得天独厚，但仍然

有伪根问题。此外，在实际应用领域中单端电阻法的精度不低，特别难受故障点过渡阶段

电阻、对侧系统电阻、负荷电流的影响。同时由于在排序过程中，算法往往就是创建在一

个或者几个假设的基础之上，而这些假设常常与实际情况不一致，所以单端电阻法存有无

法消解的原理性误差。但单端法也存有其明显优点：原理直观、不易新颖、设备资金投入高、不须要额外的通讯设备。

双端法利用线路两端的电气信息量进行故障测距，以从原理上消除过渡电阻的影响。

通常双端法可以利用线路两端电流或两端电流、一端电压进行测距，也可以利用两端电压

和电流进行故障测距。理论上双端法不受故障类型和故障点过渡电阻的影响，有其优越性。特别是近年来gps设备和光纤设备的使用，为双端阻抗法的发展提供了技术上的保障。双

端法的缺点在于：计算量大、设备投资大、需要额外的同步和通讯设备。

正常运转时维护加装处测量至的线路电阻为负荷电阻

zfh

，即为

uzclclzfhicl

在被维护线路任一点出现故障时，测量电阻为维护加装地点至短路点的短路电阻

zd，即

距离维护的实质就是用整定电阻zzd与被维护线路的测量电阻zcl比较。当短路点在

z保护范围以外时，即zcl>zzd时继电器不动。当短路点在保护范围内，即cl电器动作。因此，距离保护又称为低阻抗保护。3.故障类型与相别判断原理反应相间故障的阻抗

继电器接线方式1、0°接线方式假定同一相的相电压与相电流同相位（即cosφ=1），则

加在继电器端子上的电压与电流相位差为0°的接线方式。继电器类别a相阻抗元件uabb

相阻抗元件ubcc相阻抗元件uca2、动作情况分析a、三相短路时:三相对称，仅以a相为例。设短路点至保护安装处的距离为lk，线路每公里正序阻抗为z1，则保护安装处的电

压为：ia-ibib-icic-iaurir此时阻抗继电器的测量阻抗为:b、两相相间短路时以bc相间短路为例保护安装处电压为：阻抗继电器的测量阻抗为：c、中性点直接接地系统中两相

接地短路时以bc相接地短路为例bc两相接地短路保护安装处母线电压为：测量阻抗为：

由以上分析可知，对于0°接线方式，在电网同一点发生各种相间故障时，接于故障相间

的阻抗继电器测得的阻抗相同，而且测得的阻抗只与故障点至保护安装处的距离成正比，

故满足接线方式的要求。所以0°接线方式广泛运用于反应相间短路故障的距离保护中。

反应接地故障的阻抗继电器接线方式在中性点直接接地电网中，当采用零序电流保护不满

足要求时，一般考虑采用接地距离保护，其接线方式如下：继电器类别a相阻抗元件uab

相阻抗元件ubc相阻抗元件ucia+k3i0ib+k3i0ic+k3i0urir4.线路距离保护的逻辑结构

m1n2tap3tv?imzm?um5.结论与电流、电压保护相比较，距离保护具有以下优点：（1）灵

敏度较高。阻抗继电器反应了正常情况与短路故障时的电流、电压值的变化，短路故障时

电流增大，电压降低，阻抗的变化量更加显著。所以，比反应单一物理量的电流、电压保

护的灵敏度高。（2）保护范围与选择性不受系统运行方式的影响。当系统运行方式改变时，短路故障电流和母线剩余电压都繁盛变化。例如，在最小运行方式下，短路故障电流

减小，电流速断保护要缩短保护范围，过电流保护要降低灵敏度。而距离保护由于短路点

至保护安装处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，不受系统运行方式的影响，因此，距离保护的保护范围与选择性不受系统运行方式的影响。（3）迅速动作的范围较长。距离保护常采用阶梯型时限特性，这种时限特性比单一的电流保护的时限特性优越得多。

与三段电流保护相比，由于距离保护的保护范围基本上不受系统运行方式的影响，所以距

离保护第ⅰ段的保护范围比电流速断保护范围长，距离保护第ⅱ段的保护范围比时限电流

速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的范围较长。6.参考文献《电力系统继电保护原理》/贺家李、宋从距――中国电力出版社，2021《电力系统继电保护》/张保会，尹项根――中国电力出版社，2021《高压电网继电保护原理与技术》第3版/朱声石――中国

电力出版社，2021《电力系统继电保护基本原理》/王维俭――清华大学出版社，1991

《电力系统继电保护》/马永翔――重庆大学出版社，2021《继电保护原理》/刘学军――

中国电力出版社，2021